M4edziagu namu darbas
Medžiagų mokslo kontrolinio namų darbo užduotys:
1 užduotis.
Masteliu nubraižykite Fe – Fe3C lydinių būvio diagramą ( A4 formatas, milimetrinis popierius) ir nurodykite visas struktūrines dedamąsias. Paaiškinkite virsmus lydinyje jį kaitinant arba aušinant (anglies kiekis ir šiluminės sąlygos nurodytos 1 lentelėje. Rinktis pagal savo variantą). Dešinėje diagramos pusėje tokiu pat massteliu nubraižykite kaitinimo arba aušinimo kreivę. Apibudinkite konkretaus lydinio struktūrines dedamąsias, jų savybes ir sandarą, nustatykite lydinio pirminės ir antrinės kristalizacijos bei lydimosi temperatūras. Paaiškinkite praktinį Fe –Fe3C diagramos panaudijimą.
30 –variantas
Geležies anglies llydinys, turintis 4,5% anglies yra užeutektinis ketus. Jį aušinant vyksta tokie virsmai ir susidaro tokios struktūros: užeutektinis ketus sudarytas iš dviejų struktūrinių komponenčių – pirminio cementito ir ledaburito.
Cementitas – tai cheminis geležies – anglies junginys karbidas.Anglies cementite yra 6,6%. Tai praktinė geležies ir anglies lydinių anglinimo riba.
Ledaburitas – tai eutektika, kuri 11470C temperatūroje kristalizuojasi iš skystojo tirpalo, kai jame yra 4,3% anglies.
Kuo daugiau anglies , tuo mažiau plastiškas komponentas, todėl baltasis ketus yra labai trapus.
Aušinant užeutektinį špižių ,taške a2 kristalizuojasi ccementitas. Tarp taškų a2 –b2 cementito kristalai augs, o anglies koncentracija kilminiame tirpale mažės iki užeutektinės sudėties, taške b2 visas likęs tirpalas sukietės, sudarydamas ledaburitą. Paskui, tarp taškų b2 ir c2 antrą kartą kristalizuojasi austenitas, įeinantis į ledaburito sudėtį.
Jei baltųjų ššpižių sudėtyje yra didesnis kietojo ir tapaus cementito kiekis, šiuos špižius sunku mechaniškai apdirbti. Jie naudojami detalėms lieti, o taip pat valcavimo velenėliams ir vagonų ratams lieti.
Cementinės geležies – anglies lydinių būvio diagramos charakteringi taškai ir linijos yra tokie:
taške A auštant prasideda ir baigia kristalizutis gryna geležis;
taške D pradeda ir baigia kristalizuotis cementitas Fe3C. Taško D temperatūra 1550 0C arba 12600C;
taškas C yra eutektika: skystasis tirpalas, kuriame yra 4,3% C, 11470C temperatūroje virsta dvifaziu austenito ir cementito mišiniu – ledaburitu. Kristalizacija vuksta prie pastovios temperatūros;
taškas S- eutektoidas. Jame apie 7270C temperatūros susidaro ferito ir cementito mechaninis mišinys- perlitas;
linija ACD – likviduso linija. Virš jos yra skystis. Ties šia linija prasideda pirminė kristalizacija;
linija AECF – soliduso linija. Ties ja baigiasi pirminė kkristalizacia. Žemiau šios linijos ludiniai yra kieti;
linija GSECF – antrinės kristalizacijos pradžios linija;
linija PSK – antrinės kristalizacijos pabaigos linija ( eutekoidinio virsmo linija ).
2 užduotis.
1. Pasirinkite vieną plieno markę ( pagal savo variantą iš 2 lentelės ) ir ją iššifruokite.
2. Iš žinių pateikite tikslią šios medžiagos cheminę sudėtį. Nurodykite mechaninių savybių charakteristikas ( stiprumo ir takumo ribas, santykinį ištysimą ir santykinį skerspjūvio susitraukimą, kietumą, smūginį tasumą ir pan.) apibudinkite svarbiausias technologines savybes ( suvirinamumą, apdirbamumą pjovimu ir panašiai).
3. Jeigu pasirinkote medžiagą legiruotasis plienas ,, tai aprašykite į sudėtį įeinančių legiruojančių elementų poveikį plieno savybėms. Jeigu pasirinktoji medžiaga anglinis plienas, tai reikia aprašyti pastovių, neišvengiamų priemaišų įtaka jo savybėms.
4. Jeigu pasirinktasis plienas yra legiruotasis, tai jo mechanines savybes palyginkite su tokį pat anglies kiekį turinčiu angliniu plienu. Jei pasirinktasis plienas yra anglinis, palyginimą atlikti su tokį patį anglies kiejį turinčiu chromo – nikeliu arb chromo – manganiniu plienu.
5. Parinkite terminio arba termocheminio apdorojimo būdą ir rėžimus (įkaitinimo temperatūras, laiką, aušinimo terpes),nubraižykite technologines apdirbimo schemas.Aprašykite plienų struktūrą prieš terminį apdirbimą ir po jo. Pateikite kaip pakinta plienų savybės po terminio arba termocheminio apdirbimo.
6. Palyginkite analogiškas plienų marke ( žymėjimas, cheminė sudėtis, savybės) pagal ne mažiau kaip tryjų valstybių standartus.
30 variantas.
1. 30X – reiškia chrominį plieną, kuriame yra apie 0,30%C ir 1%Cr. Konstrukcinis legiruotas
30X yra atsparus nuodegoms ir gali išlaikyti ilgalaikius ir aukštus įkaitinimus iki 11000C oksiduojančioje atmosferoje. Chromas, kaip legiruojantis elementas labiausiai paplito, nes jis didina plieno stiprumą ir yra palyginti pigus.Chromas suteikia plienui gerą atsparumą dilimui, o didinant anglies kiekį – didelį kietumą ryšium su karbidų susidarymu.
2. 30X plieno cheminė sudėtis:
C ; Mn ; Si ; Cr
0,27-0,35 0,50-0,80 0,17-0,37 0,80-1,10
Užgrūdinto ir atleisto plieno :
Stiprumas …………90 kg/mm2.
Takumas …………75 kg/mm2.
Santikinis pailgėjimas……13%.
Tamprumo riba…….7 kgm/mm2.
Kietumas po atkaitinimo HB.187 kkg/mm2.
Šio plieno paskirtis yra ašių gamybai, velenų, krumpliaračių.
Plienų suvirinamumas priklauso nuo jų cheminės sudėties. Šis pliena 30X turintis 0,30% anglies suvirinamumas yra patenkinamas. Pageidaujama suvirinti pašildžius.
3. Legiruojančių elementų įtaka plienų struktūrai ir savybėms. Legiruojančiais vadinami elementai, įvesti į plieną lydimo metu, siekiant pakeisti struktūrą ir savybes. Metalinių legiruojančiū elementų atomai pakeičia dalį atomų geležies kristalinėje gardelėje. Ištirpę geležyje, legiruojantys elementai keičia geležies alotropinių virsmų temperatūras. Pagal tai jie skirstomi į austenizuojančius ir feritizuojančius. Austenizuojantys elementai žemina kritinę temperatūrą ir kelia kritinę temperatūrą. Mano pasirinktame pliene 30X labiausiai austenizuojantis elementas yra Mn. Pagal sąveika su pliene esančia anglimi, legiruojantys elementai skirstomi į karbidus sudarančius ir karbidus nesudarnčius. Karbidus sudaro pereinamieji metalai. Mano pasirinktu atvėju plienas (30X )pereinamieji metalai yra: Cr. Dauguma legiruojančių elementų mažina anglies tirpuma austenite (Si).
Legiruojantys elementai gali iš esmės pakeisti plienų fizines ir chemines savybes. Didėjant anglies kiekiui, didėja karbidinės fazės įtaka plienų mechaninėms savybėms.
4. 30X markės plieno palyginimas su M31 angliniu plienu.
30X
Plieno markė Cheminė sudėtis % aB aT ь10% akkgm/mm2 Kietumaspo atkaitinimoHB kg/mm2
kg/mm2
C Mn SI Cr Ni Kiti legiruojantiselementai
30X 0,27-0,35 0,50-0,80 0,17-0,37 0,80-1,10 90 75 13 7 187
M31
Plienomarkė Cheminė sudėtis % aBkg/mm2 Minimalus santykinis pailgėjimas % kai lapo storis 3mm
C Mn Si P S
M31 0,27-0,35 0,5-0,80 0,15-0,32 0,045 0,05 42-52 20
5. Terminio apdorojimo operacijos būtų tokios:
Terminis apdorojimas – tai metalo ir lydinių kaitinimas iki tam tikros temperatūros,išlaikymas joje ir aušinimas tam ttikru greičiu. Jo tikslas – gauti norimas savybes keičiant metalo sandarą. Terminio apdorojimo procese pasikeičia metalo savybės, o gaminio forma ir matmenys beveik nesikeičia.
Pagrindiniai terminio apdorojimo technologiniai procesai yra:
· atkaitinimas,
· grūdinimas,
· atleidimas,
· sendinimas,
Legiruotojo plieno luitai homogenizuojami 1100-13000C temperatūroje, išlaikant šioje temperatūroje 10 – 15 val. Difuzinis atkaitinimas. Jo paskirtis – panaikinti arba sumažinti interkristalinę likvaciją, nes likvacija mažina lydinių plastiškumą, apsunkina jų apdorojimą spudimu, sukelia savybių anizotropija.
T
1100-1300 0C
Laikas 10-15 val.
Termocheminis apdorojimas – tai metalo gaminių kaitinimas chemiškai aktyvioje aplinkoje terpėje. Tikslas – pakeisti paviršinio sluoksnio cheminę sudėtį ir gauti norimą mikrostruktūrą bei savubes.
